Hidraulikus kőtörők kinematikai vizsgálata

4.1 Kinematikai jellemzők és jellemző együttható α

Ez a szakasz főként a hidraulikus kőtörő dugattyú mozgásának geometriai jellegzetességeit és tulajdonságait vizsgálja, hogy a dugattyú mozgása racionálisabbá váljon, és a meghatározott mozgásmintának megfelelően zajljon le, így elérve a legjobb mozgási eredményt.

A hidraulikus kőtörő dugattyú kinematikájának tanulmányozásához két feltételt egyértelműen meg kell határozni:

(1) A dugattyú sebességének biztosítani kell, hogy a csiszolófarokkal történő ütközéskor elérje a megadott maximális sebességet v. _férfi . Más szavakkal, a kinematika tanulmányozása során v. _férfi állandó; bármilyen mozgásmintát követ is a dugattyú, az ütőcsiszoló farokkal történő ütközéskor elérte sebességének meg kell egyeznie a megadott maximális sebességgel v. _férfi csak így érheti el a hidraulikus kőtörő a szükséges ütőenergiát W _H .

(2) A dugattyú mozgásciklusa T szintén állandó, így biztosítva a hidraulikus kőtörő ütésfrekvenciáját f _H .

A 4-1. ábra a lineárisított dugattyú munkasebesség-diagramját mutatja. A Férfi pont koordinátái ( v. _férfi , 0); a E pont koordinátái (0, T ); a N pont koordinátái (− v. _férfi , T csatlakozási pontok. Férfi és E háromszöget alkot △MOE a v. –t koordináta-rendszerben, amelynek két derékszögű oldala rendre a dugattyú mozgásának maximális sebessége az ütközési ponthoz és a dugattyú mozgási ciklusa T válasszunk egy tetszőleges pontot P (v. _mo , T ₂^′) az egyenesen Én , és kössük össze a PO és PN szakaszokat, ekkor az PN egyenes metszi a t -tengelyt K pontban. K a pont a időtengelyen két részre osztja a dugattyú mozgási ciklusát T : T ₁és T ₂nyilvánvalóan T ₁ + T ₂ = T , két háromszöget alkotva: △OPK és △ENK.

Egyszerű belátni, hogy e két háromszög területe egyenlő, azaz △OPK = △ENK, tehát v. _mo T ₂∕ 2 = v. _férfi T ₁∕ 2. Nyilvánvalóan a v. –t ábrán a △OPK által bezárt terület a dugattyú visszatérő üteme, míg a △ENK által bezárt terület a dugattyú munkaüteme. A munkaütem megegyezik a visszatérő ütemmel – ez adott. Más szóval a O –P –K görbe a dugattyú sebességváltozását ábrázolja a visszatérő ütem során; a K –N –E görbe a dugattyú sebességváltozását ábrázolja a munkaütem során.

Görbe O –P –K –N –E a dugattyú sebességváltozását ábrázolja a mozgásciklus során T . A dugattyú a visszatérő ütemet az ütközési pontból kezdi O ahol a kalapácsfarokkal érintkezett, gyorsulva v. = 0-tól a pontig P — szelepátváltás (amikor a dugattyú sebessége eléri a maximális visszatérő ütési sebességet v. _mo ) — a dugattyú lassulni kezd, és sebessége fokozatosan csökken v. = 0-ra, elérve a felső holtpontot (a visszatérő ütés végét). A dugattyú ezután a munkaütem gyorsulását kezdi; amikor a sebessége eléri a v. = v. _férfi -t, pontosan a kalapácsfarokkal ütközik, és a sebessége azonnal nullára esik ( v. = 0), majd a dugattyú visszatér mozgásának kiindulási pontjára, egy teljes ciklust befejezve.

Meg kell jegyezni, hogy ha a hidraulikus kőtörő dugattyújának maximális sebessége és ciklusa is rögzített, akkor a maximális visszatérő ütési sebesség v. _mo a segédvonalra kell esnie, azaz a pontra Férfi –E kell esnie P elképzelhető, hogy végtelen sok pont található P az egyenesen Férfi –E , azaz végtelen sok maximális visszatérő ütési sebesség v. _mo , azaz végtelen sok dugattyú ciklusmozgás-görbe – a dugattyúnak végtelen sok mozgásmintája közül kell választania. Természetesen a legjobb mozgásmintát kell kiválasztanunk. Ez az optimalizációs tervezési feladat, amelyet a későbbi fejezetekben vizsgálunk.

A dugattyú mozgásmintájának mélyebb elemzését a 4-1. ábra alapján végezhetjük el. Ehhez a △MOE ∞ △PFE hasonlóságból kapjuk:

v. _férfi / v. _mo = T \/ ( T ₁ + T ₂^″) (4.1)

A △PFK ∞ △ENK hasonlóságból:

v. _férfi / v. _mo = T ₁ / T ₂^″                                                                   (4.2)

Ezért:

T \/ ( T ₁ + T ₂^″) = T ₁ / T ₂^″                                                           (4.3)

Átrendezés után:

T ₁ / T = v. _mo \/ ( v. _férfi + v. _mo ) (4.4)

Az (4.1) egyenletből egyértelműen látható: adott rögzített dugattyú mozgásciklus esetén T és a maximális sebesség v. _férfi , az úgynevezett különböző mozgásminták különböző sebességváltozási görbéket mutatnak; a megkülönböztető jellemzőt a visszatérő ütés maximális sebességének különböző értékei fejezik ki v. _mo és az ütőütközés ideje T ₁. Ezért e két paraméter jellemezni képes egy adott hidraulikus kőtörő mozgási jellemzőit.

Azonban célunk nem korlátozódhat egyetlen, konkrét hidraulikus kőtörőre; tovább kell lépnünk, és egy általánosabb, minden hidraulikus kőtörőre alkalmazható absztrakt jellemzőindexet kell megtalálnunk. Ez az absztrakt jellemzőindex minden hidraulikus kőtörőre (hidraulikus ütóművekre) érvényes, és mozgási jellemzőiket valamint üzemelési teljesítményüket fejezi ki.

A (4.1) egyenletben legyen:

α = T ₁ / T                                                                                    

Ekkor az ütőütközés ideje:

T ₁ = αT                                                                                (4.5)

Behelyettesítve a (4.4) egyenletbe:

α = v. _mo \/ ( v. _férfi + v. _mo ) (4.6)

A 4–1. ábra és a (4.5)–(4.6) egyenletek együttes figyelembevételével könnyen belátható, hogy α egy arányszám és egy változó – dimenziómentes. Egy rögzített teljesítménykövetelményeket kielégítő hidraulikus kőtörő esetében T állandó, amelyet a frekvencia határoz meg f _H így α szükségképpen megváltozik a T ₁, miközben T ₁megváltozásával a P pont helyzetének megváltozásával P pont Férfi pont közelebb van a T ₁pontnál, annál nagyobb a α az. Fordítva, minél közelebb van a pont P pont E , annál kisebb T ₁az és annál kisebb α az. Ugyanez a következtetés levezethető a (4.3) egyenletből. Az egyenletben v. _mo változó, míg v. _férfi állandó, amelyet az ütközési energia határoz meg. Így α függ v. _mo , miközben v. _mo függ a pont helyzetétől P pont helyzetének megváltozásával P pont Férfi pont közelebb van a v. _mo pontnál, annál nagyobb a α az, és fordítva.

Ezért a következő megállapításra jutunk: adott rögzített v. _férfi és T , a nagysága v. _mo konkrétan képviselheti a dugattyú mozgásjellemzőit, míg α változóként absztrakt módon képviseli minden hidraulikus kőtörő dugattyú mozgásjellemzőit. Ennek megfelelően definiáljuk α a hidraulikus kőtörő kinematikai jellemző együtthatójaként. Bizonyos hidraulikus kőtörők optimalizálási követelményei esetén α megfelelő optimális értékkel kell rendelkeznie α _u .